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片式多层陶瓷电容器(MLCC)是适合于表面贴装技术

片式多层陶瓷电容器(MLCC)是适合于表面贴装技术
片式多层陶瓷电容器(MLCC)是适合于表面贴装技术

5 EYANG TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO ., ,LTD

16 EYANG TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO ., ,LTD

片式多层陶瓷电容器MLCC

片式多层陶瓷电容器MLCC 多层陶瓷电容器MLCC是英文字母Multi-Layer Ceramic Capacitor的首写字母。在英文表达中又有Chip Monolithic Ceramic Capacitor。两种表达都是以此类电容器外形和内部结构特点进行,也就是内部多层、整体独石(单独细小的石头)的结构,独石电容包括多层陶瓷电容器、圆片陶瓷电容器等,由于元件小型化、贴片化的飞速发展,常规圆片陶瓷电容器逐步被多层陶瓷电容器取代,人们把多层陶瓷电容器简称为独石电容或贴片电容。 片式多层陶瓷电容器(Multi-layer Ceramic Capacitor 简称MLCC)是电子整机中主要的被动贴片元件之一,它诞生于上世纪60年代,最先由美国公司研制成功,后来在日本公司(如村田Murata、TDK、太阳诱电等)迅速发展及产业化,至今依然在全球MLCC领域保持优势,主要表现为生产出MLCC具有高可靠、高精度、高集成、高频率、智能化、低功耗、大容量、小型化和低成本等特点。 (片式多层陶瓷电容器,独石电容,片式电容,贴片电容) MLCC —简称片式电容器,是由印好电极(内电极)的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来,经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片,再在芯片的两端封上金属层(外电极),从而形成一个类似独石的结构体,故也叫独石电容器。 MLCC除有电容器“隔直通交”的通性特点外,其还有体积小,比容大,寿命长,可靠性高,适合表面安装等特点。?随着世界电子行业的飞速发展,作为电子行业的基础元件,片式电容器也以惊人的速度向前发展,?每年以10%~15%的速度递增。目前,世界片式电容的需求量在2000亿支以上,70%出自日本(如MLCC大厂村田muRata),其次是欧美和东南亚(含中国)。随着片容产品可靠性和集成度的提高,其使用的范围越来越广,?广泛地应用于各种军民用电子整机和电子设备。如电脑、电话、程控交换机、精密的测试仪器、雷达通信等。 简单的平行板电容器的基本结构是由一个绝缘的中间介质层加外两个导电的金属电极,基本结构如下: 下图-(片式多层陶瓷电容器,独石电容,片式电容,贴片电容) MLCC实物结构图

附录B多层瓷介电容器内电极和端电极材料选用可靠性问题

多层瓷介电容器内电极和端电极材料选用可靠性问题 季海潮 2009.12.14 内外电极是多层瓷介电容器的重要组成部分。内电极主要是用来贮存电荷,其有效面积的大小和电极层的连续性与材料特性是影响电容的质量。外电极主要是将相互平行的各层内电极并联,并使之与外围线路相连接的作用。片式电容器的外电极就是芯片端头。 用来制造内外电极的材料一般都是金属材料。 1 内电极材料 1.1 内电极种类 片式电容的内电极是通过印刷而成。因此,内电极材料在烧结前是以具有流动性的金属或金属合金的浆料的形式存在,故叫内电极浆料。由于片式多层瓷介电容器采用(钛酸钡)系列陶瓷作介质,此系列陶瓷材料一般都在950℃~1300℃左右烧成;故BaTiO 3 内电极也一般选用高熔点的贵金属Pt(铂)、Pd(钯)、Au(金)等材料(金屬的熔点详见表1),要求能够在1400℃左右高温下烧结而不致发生氧化、熔化、挥发、流失等现象。表1 几种金属的熔点 目前,常用的浆料有Ni(镍)、Ag/Pd(钯银合金)、纯Pd(钯)的浆料,Ag/Pd、纯Pd 均为贵重金属材料,价格昂贵。纯Ag(银)的内电极因烧结温度偏低,制造的产品可靠性相对较差,因此现在一般很少使用。针对银的低熔点和高温不稳定性,一般用金属Pd 和Ag的合金来提高内电极的熔点和用Pd?来抑制Ag的流动性。目前常用的内浆中Pd与Ag的比例有3/7,6/4,7/3(注:式中分子为金属Pd,分母为金属Ag),纯Pd的内电极因价格昂贵也很少使用。其中含Pd愈高,多层瓷介电容器质量愈稳定,长期以来各国航天型号使用的多层瓷介电容器的内浆

Pd与Ag的比例一般为3/7。 对于片式多层瓷介电容器而言,其内电极成本占到电容器的30%~80%,从而采用廉价的贱金属作为内电极,是降低独石电容器成本的有效措施,同时满足了当今日益苛刻的环保要求。因此,在日本和其他一些国家,早在60年代开始研制开发以贱金属(镍、铜)为内外电极的电子浆料。目前用Ni作内电极,Cu作外电极的工艺已趋于成熟。这样,高烧且用贱金属可降低成本,使得镍内电极片式电容器目前在世界上具有很强的竞争力,并在工业和民用产品上逐步得到应用。日本已将Ni电极产品投入到大生产中,并已投放市场,并有温度补偿独石电容器是用Cu作内电极的批量生产。 1.2 镍内电极特点 1.2.1 镍内电极优点 金属镍作为内电极是一种非常理想的贱金属,?而具有较好的高温性能,其作为电极的特点: a) Ni原子或原子团的电子迁移速度较Ag?和Pd/Ag都小。 b) 机械强度高。 c) 电极的浸润性和耐焊接热性能好。 d) 介质层厚薄。 e) 价格低廉,俗称贱金属。 多层瓷介电容器采用内镍电极,与相同规格(容量、直流工作电压)的钯银内电极相比较,其外形尺寸可以大为缩小,故有了薄介质、高层数、小体积、大容量多层瓷介电容器产品及被广泛应用。 1.2.2 镍内电极弱点 a) 镍在高温下易氧化成氧化亚镍,从而不能保证内电极层的质量。因此,它必须在还原气氛中烧成。但与之相反,含钛陶瓷如果在还原气氛中烧结,则Ti4+将被还原成低 含钛陶瓷的介电性价的离子而使陶瓷的绝缘下降。因此,要使Ni电极的质量和BaTiO 3 能同时得到保证的话,对共烧技术(采用N 气氛保护烧结)、设备技术提出了很高的要求, 2 当设备和操作发生不被撑控的或觉察的偏差,导致产品质量或可靠性发生下降,在后续生产和质量控制中很难百分百的被剔除。

多层贴片陶瓷电容烧结原理及工艺

多层贴片陶瓷电容烧结原理及工艺 多层陶瓷电容器(MLCC)的典型结构中导体一般为Ag或AgPd,陶瓷介质一般为(SrBa)TiO3,多层陶瓷结构通过高温烧结而成。器件端头镀层一般为烧结Ag/AgPd,然后制备一层Ni阻挡层(以阻挡内部Ag/AgPd材料,防止其和外部Sn发生反应),再在Ni层上制备Sn或SnPb层用以焊接。近年来,也出现了端头使用Cu的MLCC产品。 根据MLCC的电容数值及稳定性,MLCC划分出NP1、COG、X7R、Z5U等。根据MLCC 的尺寸大小,可以分为1206,0805,0603,0402,0201等。 MLCC 的常见失效模式 多层陶瓷电容器本身的内在可靠性十分优良,可以长时间稳定使用。但如果器件本身存在缺陷或在组装过程中引入缺陷,则会对其可靠性产生严重影响。 陶瓷多层电容器失效的原因分为外部因素和内在因素 内在因素主要有以下几种: 1.陶瓷介质内空洞(Voids) 导致空洞产生的主要因素为陶瓷粉料内的有机或无机污染,烧结过程控制不当等。空洞的产生极易导致漏电,而漏电又导致器件内部局部发热,进一步降低陶瓷介质的绝缘性能从而导致漏电增加。该过程循环发生,不断恶化,严重时导致多层陶瓷电容器开裂、爆炸,甚至燃烧等严重后果。 2.烧结裂纹(firing crack) 烧结裂纹常起源于一端电极,沿垂直方向扩展。主要原因与烧结过程中的冷却速度有关,裂纹和危害与空洞相仿。 3.分层(delamination) 多层陶瓷电容器的烧结为多层材料堆叠共烧。烧结温度可以高达1000℃以上。层间结合力不强,烧结过程中内部污染物挥发,烧结工艺控制不当都可能导致分层的发生。分层和空洞、裂纹的危害相仿,为重要的多层陶瓷电容器内在缺陷。 外部因素主要为: 1.温度冲击裂纹(thermal crack) 主要由于器件在焊接特别是波峰焊时承受温度冲击所致,不当返修也是导致温度冲击裂纹的重要原因。

多层片式陶瓷电容器..

多层片式陶瓷电容器 执行标准 总规范:GB/T2693-2001《电子设备用固定电容器第1部分:总规范》 分规范:GB/T9324-1996《电子设备用固定电容器第10部分:分规范》GB/T9325-1996《电子设备用固定电容器第10部分:空白详细规范》 分类介绍 a、电解质种类 容量温度特性是选用电介质种类的一个重要依据。 NPO(CG):I类电介质,电气性能最稳定,基本上不随温度、电压、时间的改变;属超稳定型、低损耗电容材料类型,适用于对稳定性、可靠性要求较高的高频、特高频、甚高频的电路。 产品应用:振荡器、混频器、中频/高频/甚高频/超高频放大器、低噪声放大器、时间电路、高频滤波电路、高频耦合。 X7R(2X1):II类电介质,电气性能较稳定,随温度、电压、时间的改变,其特有性能变化并不显著,属稳定型电容材料类型,适用于隔离、耦合、旁路、滤波电路及可靠性要求较高的中高频电路。 产品应用:电源(滤波、旁路)电路、时间电路、储能电路、中频/低频放大器(隔直、耦合、阻抗匹配),高频开关电源(S.P.S)、DC/DC变换器、滤波、旁路电路、隔直、阻抗匹配电路。 Y5V(2F4):III类电介质,具有较高的介电常数,常用于生产比容比较大的、标称容量较高的大容量电容产品;由于其特有的电介质性能,因而能造出容量比NPO更大的电容器。属低频通用型电容材料类型,由于成本较低,广泛用于对容量、损耗要求偏低的电路。 产品应用:电源滤波电路、隔直、阻抗匹配电路。 b、电容量与偏差 电容量与偏差的选择取决于电路的要求,特别提示,在相同尺寸和容量规格下,偏差较大的电容器的价格相对便宜。 c、电压 额定电压的选择也取决于电路本身的要求,电容的耐压虽然在设计时已有一定的安全系数,但电容器额定电压的选择仍须高于实际工作电压。 d、片状电容器的端头电极:片状电容器端头电极的选择至关重要! 全银端头:生产工艺简单、成本较低,耐焊性较差、端头物理强度也低,焊接时温度要适当,焊接速度要快,否则会出现银锡熔融现象而损坏端头。 钯全银端头:针对全银的缺点而改进,其耐焊性能、端头强度均获改善,但可焊性随存放时间而改变。 三层电镀端头:(银、镍、锡)耐焊性性能优越,端头物理强度高,可焊性好。适用于自动贴片机焊接、波峰焊接、再流焊接及手工焊接等诸多焊接工艺,符合SMT操作条件。

片式叠层陶瓷电容的容量计算公式

片式叠层陶瓷电容的容量计算公式 片式叠层陶瓷电容器(MLCC),简称片式叠层电容器(或进一步简称为CBB大电容贴片电容器),是由印好电极(内电极)的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来,经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片,再在芯片的两端封上金属层(外电极),从而形成一个类似独石的结构体,故也叫独石电容器,片式叠层陶瓷电容器是一个多层叠合的结构,其实质是由多个简单平行板电容器的并联体。因此,该电容器的电容量计算公式为:C=NKA/t 式中,C为电容量;N为电极层数;K为介电常数(俗称K值);A为相对电极覆盖面积;t为电极间距(介质厚度)。 由此式可见,为了实现片式叠层陶瓷电容器大容量和小体积的要求。只要增大N (增加层数)便可增大电容量。当然采用高K值材料(降低稳定性能)、增加A(增大体积)和减小t(降低电压耐受能力)也是可以采取的办法。 这里特别说一说介电常数K值,它取决于电容器中填充介质的陶瓷材料。电容器使用的环境温度、工作电压和频率、以及工作的时间(长期工作的稳定性)等对不同的介质会有不同的影响,通常介电常数(K值)越大,稳定性、可靠性和耐用性能越差。 常用的陶瓷介质的主要成分是MgTiO3、CaTiO3、SrTiO3和TiO2再加入适量的稀土类氧化物等配制而成。其特点是介质系数较大、介质损耗低、温度系数小、环境温度适用范围广和高频特性好,用在要求较高的场合(I类瓷介电容器)中。

另一类是低频高介材料称为强介铁电陶瓷,常用作Ⅱ类瓷介电容器的介质,一般以BaTiO3为主体的铁电陶瓷,其特点是介电系数特别高,达到数千,甚至上万;但是介电系数随温度呈非线性变化,介电常数随施加的外电场也有非线性关系。 贴片电容器 目前最常用的多层陶瓷电容器介质有三个类型:COG或NPO是超稳定材料,K值为10~100;X7R是较稳定的材料,K值为2000~4000;Y5V或Z5U为一般用途的材料,K值为5000~25000。在我国的标准里则分为I类陶瓷(CC4和CC41)及Ⅱ类陶瓷(CT4和CT41)两种。上述材料中,COG和NPO为超稳定材料,在-55℃~+125℃范围内电容器的容量变化不超过±30ppm。

多层陶瓷电容器技术规格书

产品技术规格书 文件编号 产品名称多层陶瓷电容技术规格书 产品型号 产品图号

目录 1 目的和适用范围 2 1.1目的 2 1.2适用范围 2 2 引用和参考的相关标准 2 3 功能简述 3 4 要求 3 4.1一般要求 3 4.2电气要求 4 4.3环境试验要求 4 4.4安全要求测试10 4.5 包装、运输、贮存10 4.6质量与可靠性10 4.7 加工工艺说明10 5对供应商的要求11 5.1规范接收11 5.2提供资料和数据11 5.3产品更改通知(PCN)11 5.4质量控制要求11 5.5供应商承诺11 6资格认证11 6.1样本11 6.2样本试验11 6.3 资格认证试验12 7重要说明12 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ - Copyright ? 2006Xinwei Technologies Co. Ltd., All Rights Reserved

1.1 目的 物料技术规格书是描述公司外购或外协物料的受控性文件,是公司物料规范化管理的基石。其作用为: ·供应厂商进行产品设计、生产和检验的依据 ·质量部门验货、退货的依据 ·采购部进行采购的依据 ·对供应厂商产品质量进行技术认证的依据 ·研发部门选用物料的依据 本技术规格书的目的是让供应厂商了解信威通信公司对该物料在质量及其可靠性方面的要求,只有质量和可靠性两方面都100%达到要求的物料才被信威通信公司接受。信威通信公司有权取消不合格产品供应商的资格,有权在必要时修改本技术规范的有关内容,届时供应商会提前收到有关更改通知并给予适当的时间来做相应的更改。 1.2 适用范围 本规格书适用于供应厂商进行多层陶瓷电容器设计、生产以及检验,指导质量部对供应厂商提供的多层陶瓷电容器进行技术认证及进货检验,指导采购部采购合格产品,研发部在设计新产品时选用合格物料。 2引用和参考的相关标准 GB/T 2423.1-2001 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验A:低温 GB/T 2423.2-2002 电工电子产品环境试验第2部分: 试验方法试验B: 高温 GB/T 2423.3-1993 电工电子产品基本环境试验规程试验Ca:恒定湿热试验方法 GB/T 2423.10-1995 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Fc和导则:振动 GB/T 3873-1983 通信设备产品包装通用技术条件 GB/T 2828.1-2003 计数抽样检验程序第1部分:按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划 GB/T 2693-2001 电子设备用固定电容器第1部分:总规范 GB/T 5968-1996 电子设备用固定电容器第9部分:分规范2类瓷介固定电容器 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Copyright ? 2006Xinwei Technologies Co. Ltd., All Rights Reserved

贴片叠层瓷介电容器(SMD贴片电容)详细介绍

北京芯联科泰电子有限公司https://www.wendangku.net/doc/b518099408.html, 贴片叠层瓷介电容器(SMD贴片电容)详细介绍: 贴片电容全称:多层(积层,叠层)片式陶瓷电容器,也称为贴片电容,片容。 英文缩写:MLCC。 基本概述 贴片电容(多层片式陶瓷电容器)是目前用量比较大的常用元件,就AVX公司生产的贴片电容来讲有NPO、X7R、Z5U、Y5V等不同的规格,不同的规格有不同的用途。下面我们仅就常用的NPO、X7R、Z5U和Y5V来介绍一下它们的性能和应用以及采购中应注意的订货事项以引起大家的注意。不同的公司对于上述不同性能的电容器可能有不同的命名方法,这里我们引用的是AVX公司的命名方法,其他公司的产品请参照该公司的产品手册 尺寸 贴片电容的尺寸表示法有两种,一种是英寸为单位来表示,一种是以毫米为单位来表示,贴片电容的系列型号有0402、0603、0805、1206、1210、1808、1812、2010、2225、2512,是英寸表示法, 04 表示长度是0.04 英寸,02 表示宽度0.02 英寸,其他类同型号尺寸(mm)英制尺寸公制尺寸长度及公差宽度及公差厚度及公差 0402 1005 1.00±0.05 0.50±0.05 0.50±0.05 0603 1608 1.60±0.10 0.80±0.10 0.80±0.10 0805 2012 2.00±0.20 1.25±0.20 0.70±0.20 1.00±0.20 1.25±0.20 1206 3216 3.00±0.30 1.60±0.20 0.70±0.20 1.00±0.20 1.25±0.20

1210 3225 3.00±0.30 2.54±0.30 1.25±0.30 1.50±0.30 1808 4520 4.50±0.40 2.00±0.20 ≤2.00 1812 4532 4.50±0.40 3.20±0.30 ≤2.50 2225 5763 5.70±0.50 6.30±0.50 ≤2.50 3035 7690 7.60±0.50 9.00±0.05 ≤3.00 命名 贴片电容的命名所包含的参数有贴片电容的尺寸、做这种贴片电容用的材质、要求达到的精度、要求的电压、要求的容量、端头的要求以及包装的要求。一般订购贴片电容需提供的参数要有尺寸的大小、要求的精度、电压的要求、容量值、以及要求的品牌即可。例风华系列的贴片电容的命名: 0805CG102J500NT 0805:是指该贴片电容的尺寸套小,是用英寸来表示的08 表示长度是0.08 英寸、05 表示宽度为 0.05 英寸 CG :是表示做这种电容要求用的材质,这个材质一般适合于做小于10000PF以下的电容,102 :是指电容容量,前面两位是有效数字、后面的2 表示有多少个零102=10×102 也就是= 1000PF J:是要求电容的容量值达到的误差精度为5%,介质材料和误差精度是配对的 500:是要求电容承受的耐压为50V 同样500 前面两位是有效数字,后面是指有多少个零。 N:是指端头材料,现在一般的端头都是指三层电极(银/铜层)、镍、锡 T:是指包装方式,T 表示编带包装,B 表示塑料盒散包装贴片电容的颜色,常规见得多的就是比纸板箱浅一点的黄,和青灰色,这在具体的生产过程中会有产生不同差异贴片电容上面没有印字,这是和他的制作工艺有关(贴片电容是经过高温烧结面成,所以没办法在它的表面印字),而贴片电阻是丝印而成(可以印刷标记)。贴片电容有中高压贴片电容和普通贴片电容,系列电压有6.3V、10V、16V、25V、50V、100V、200V、500V、1000V、2000V、3000V、 4000V 贴片电容的尺寸表示法有两种,一种是英寸为单位来表示,一种是以毫米为单位来表示,贴片电容系列的型号有0201、0402、0603、0805、1206、1210、1812、2010、2225 等。贴片电容的材料常规分为三种,NPO,X7R,Y5V NPO

最新(附录b)多层瓷介电容器内电极和端电极材料选用可靠性问题(1214)7p

(附录B)多层瓷介电容器内电极和端电极材料选用可靠性问题(20091214)7P

多层瓷介电容器内电极和端电极材料选用可靠性问题 季海潮 2009.12.14 内外电极是多层瓷介电容器的重要组成部分。内电极主要是用来贮存电荷,其有效面积的大小和电极层的连续性与材料特性是影响电容的质量。外电极主要是将相互平行的各层内电极并联,并使之与外围线路相连接的作用。片式电容器的外电极就是芯片端头。 用来制造内外电极的材料一般都是金属材料。 1 内电极材料 1.1 内电极种类 片式电容的内电极是通过印刷而成。因此,内电极材料在烧结前是以具有流动性的金属或金属合金的浆料的形式存在,故叫内电极浆料。由于片式多层瓷介电容器采用(钛酸钡)系列陶瓷作介质,此系列陶瓷材料一般都在950℃~1300℃左右烧成;BaTiO 3 故内电极也一般选用高熔点的贵金属Pt(铂)、Pd(钯)、Au(金)等材料(金屬的熔点详见表1),要求能够在1400℃左右高温下烧结而不致发生氧化、熔化、挥发、流失等现象。 表1 几种金属的熔点 目前,常用的浆料有Ni(镍)、Ag/Pd(钯银合金)、纯Pd(钯)的浆料,Ag/Pd、纯Pd 均为贵重金属材料,价格昂贵。纯Ag(银)的内电极因烧结温度偏低,制造的产品可靠性相对较差,因此现在一般很少使用。针对银的低熔点和高温不稳定性,一般用金属Pd和Ag的合金来提高内电极的熔点和用Pd?来抑制Ag的流动性。目前常用的内浆中Pd与Ag的比例有3/7,6/4,7/3(注:式中分子为金属Pd,分母为金属Ag),纯Pd

的内电极因价格昂贵也很少使用。其中含Pd愈高,多层瓷介电容器质量愈稳定,长期以来各国航天型号使用的多层瓷介电容器的内浆Pd与Ag的比例一般为3/7。 对于片式多层瓷介电容器而言,其内电极成本占到电容器的30%~80%,从而采用廉价的贱金属作为内电极,是降低独石电容器成本的有效措施,同时满足了当今日益苛刻的环保要求。因此,在日本和其他一些国家,早在60年代开始研制开发以贱金属(镍、铜)为内外电极的电子浆料。目前用Ni作内电极,Cu作外电极的工艺已趋于成熟。这样,高烧且用贱金属可降低成本,使得镍内电极片式电容器目前在世界上具有很强的竞争力,并在工业和民用产品上逐步得到应用。日本已将Ni电极产品投入到大生产中,并已投放市场,并有温度补偿独石电容器是用Cu作内电极的批量生产。 1.2 镍内电极特点 1.2.1 镍内电极优点 金属镍作为内电极是一种非常理想的贱金属,?而具有较好的高温性能,其作为电极的特点: a) Ni原子或原子团的电子迁移速度较Ag?和Pd/Ag都小。 b) 机械强度高。 c) 电极的浸润性和耐焊接热性能好。 d) 介质层厚薄。 e) 价格低廉,俗称贱金属。 多层瓷介电容器采用内镍电极,与相同规格(容量、直流工作电压)的钯银内电极相比较,其外形尺寸可以大为缩小,故有了薄介质、高层数、小体积、大容量多层瓷介电容器产品及被广泛应用。 1.2.2 镍内电极弱点 a) 镍在高温下易氧化成氧化亚镍,从而不能保证内电极层的质量。因此,它必须在还原气氛中烧成。但与之相反,含钛陶瓷如果在还原气氛中烧结,则Ti4+将被还原成低价的离子而使陶瓷的绝缘下降。因此,要使Ni电极的质量和BaTiO3含钛陶瓷的介电

多层陶瓷电容器失效分析

多层陶瓷电容器失效分析 多层陶瓷电容器的质量控制为一系统工程,首先必须对实际生产中的失效样品进行分析以确定失效的根本原因,在此基础上逐步提出改进措施并最终达到最优化的控制。 前言 无源元件(passive component) 在电子产品中占有十分重要的地位。虽然很多无源元件在整个电子产品中所占的物料价值并不高,但任何一个微不足道的元器件的失效都可能导致整个系统的失效。一般电子产品中有源元器件(IC)和无源元件的比例约为1:10-20。从该数据可以看出无源元件质量控制的重要性。 无源元件的类型很多,多层陶瓷电容器(MLCC)是其中最重要,也是用量最大的产品之一。图1为MLCC的典型结构。其中导体一般为Ag或AgPd,陶瓷介质一般为(SrBa)TiO3,多层陶瓷结构通过高温烧结而成。器件端头镀层一般为烧结Ag/AgPd,然后制备一层Ni阻挡层(以阻挡内部Ag/AgPd材料,防止其和外部Sn发生反应),再在Ni层上制备Sn或SnPb 层用以焊接。近年来,也出现了端头使用Cu的MLCC产品。 根据MLCC的电容数值及稳定性,MLCC划分出NP1、COG、X7R、Z5U等。根据MLCC 的尺寸大小,可以分为1206,0805,0603,0402,0201等。 MLCC 的常见失效模式 多层陶瓷电容器本身的内在可靠性十分优良,可以长时间稳定使用。但如果器件本身存在缺陷或在组装过程中引入缺陷,则会对其可靠性产生严重影响。 陶瓷多层电容器失效的原因分为外部因素和内在因素。 内在因素主要有以下几种: 1.陶瓷介质内空洞(Voids) 导致空洞产生的主要因素为陶瓷粉料内的有机或无机污染,烧结过程控制不当等。空洞的产生极易导致漏电,而漏电又导致器件内部局部发热,进一步降低陶瓷介质的绝缘性能从而导致漏电增加。该过程循环发生,不断恶化,严重时导致多层陶瓷电容器开裂、爆炸,甚至燃烧等严重后果。 2.烧结裂纹(firing crack) 烧结裂纹常起源于一端电极,沿垂直方向扩展。主要原因与烧结过程中的冷却速度有关,裂纹和危害与空洞相仿。 3.分层(delamination)

多层片式陶瓷电容器(MLCC)的研究进展及发展趋势

多层片式陶瓷电容器(MLCC)的研究进展及发展 趋势 多层片式陶瓷电容器(MLCC)是片式元件的一个重要门类,由于具有结构紧凑、体积小、比容高、介电损耗低、价格便宜等诸多优点,被大量应用在计算机、移动电话、收音机、扫描仪、数码相机等电子产品中。MLCC特别适合片式化表面组装,可大大提高电路组装密度,缩小整机体积,这一突出特性使MLCC成为当今世界上发展最快、用量最大的片式电子元件。 MLCC的应用领域决定了其介质材料必须具有以下性能: (1)高介电常数 MLCC的比容与材料的介电常数关系如下: C为电容,V为体积,C/V为比电容,t为介电层厚度,ε为介电常数。在介电层厚度确定的情况下,材料的介电常数越高,电容器比电容越大。介电材料的介电常数越高,越易于实现电容器的小型化,这是目前电容器的一个发展方向,自从MLCC问世以来,其比容一直不断上升,介电层的厚度不断下降。如图1所示。 (2)良好的介温特性 介温特性用来描述电容随温度变化情况。一般来说,在工作状态下,电容器的电容随温度的变化越小越好。由于电容随温度发生变化来源于介质材料介电常数的变化,因此要求节电材料具有良好的介温特性。 (3)高绝缘电阻率 (4)介电损耗小,抗老化 1.研究进展 MLCC用高介电常数的介电材料可以归结为以下三个体系:BaTiO3

系材料;(Ba,Ca)(Ti,Zr)O3系材料;复合含Pb 钙钛矿系材料。 系材料 1.1BaTiO 3 BaTiO3系材料是最早研究的用于MLCC的介电材料,也是最早实现商业化的MLCC用介电材料。从20世纪60年代初期到70年代末,为了实现MLCC贱金属化,降低电容器的成本,人们对BaTiO3系材料的研究多集中在抗还原方面。常用的手段是向BaTiO3中添加过渡元素的氧化物,这些元素的离子在还原气氛下俘获电子发生变价,从而提高还原烧结BaTiO3材料的绝缘电阻。但是由于受主掺杂BaTiO3材料中氧空位的迁移,使用后不久,材料的绝缘电阻就大幅下降,MLCC的性能严重劣化。抑制材料中氧空位的迁移主要有三种方法。早期人们通过将还原烧成的MLCC进行轻微的氧化来实现控制氧迁移的目的。进入20世纪90年代以后,人们开始采取同时向材料中添加施主和受主离子来控制氧空位的迁移。现在人们更倾向于采用向BaTiO3中添加稀土元素的方法来抑制材料中氧空位的迁移。 人们对BaTiO3基介电材料另一个感兴趣的研究方向是提高它的介电常数。一般通过优化工艺和添加改性成分来改善材料的介电性能。优化工艺包括:采取合适的BaTiO3粉体预烧温度,增加四方相BaTiO3含量;选择合适的浆料球磨条件以及烧成制度;选择合适的助烧剂和移动剂;控制BaTiO3的晶粒尺寸。 BaTiO3系材料电气性能较稳定,在温度、电压与时间改变时性能的变化并不显著,适用于隔直、偶合、旁路、鉴频等电路。BaTiO3系材料是一种强电介质,因而能造出容量比较大的电容器。 系材料 1.2(Ba,Ca)(Ti,Zr)O 3 在BaTiO3中引入Ca2+和Zr4+,二者分别进入晶格中部分Ba2+和Ti4+位置,形成(Ba,Ca)(Ti,Zr)O3系材料,缩写成BCTZ。BCTZ系材料明显的特点就是其常温介电常数高。但是BCTZ系材料在使用温度范围内的介电常数变化明显高于BaTiO3系材料,此类材料的容量、损耗对温度和电压等测试条件较敏感。因此常用于生产比容较大的、标称容量较大的大容量电容器产品。BCTZ系材料适合用来生产对稳定性要求不是很高的电容器。BaTiO3常见的生产方式有水热合成和共沉淀两种方法,在生产过程中的选择主要依靠具体的工艺要求来确定。 1.3复合含Pb 钙钛矿系材料 复合含Pb 钙钛矿系材料介电常数通常比较高,在提高比容率,促进产

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